Cellule staminali
Emanuele Nasole
Società Italiana di Medicina Subacquea e Iperbarica
Docente Master di II Livello in Medicina Subacquea e Iperbarica - Univ-Palermo - Sede di Trapani
Servizio di VUNOLOGIA – Ospedale “San Pellegrino” di Castiglione delle Stiviere (MN)
Guarigione
Uno dei maggiori obiettivi della medicina moderna è
quello di ripristinare tessuti e/o organi danneggiati
da malattie o traumi.
Nel XX secolo i trapianti di tessuti (osso, muscolo e
cute) e di organi (rene, fegato, polmone) sono stati
introdotti con successo nella pratica terapeutica grazie
all’impiego di tecniche di anastomosi microvascolari e
di idonea terapia immunosoppressiva.
La Medicina Rigenerativa
La medicina rigenerativa è una branca molto recente,
nata con la proposta di Whitman nel 1997 di integrare
nella colla di fibrina dei concentrati piastrinici
Nel 1998 Marx et Al. dimostrano che il concentrato
piastrinico è in grado di indurre rigenerazione ossea in
campo odonto-stomatologico.
Nello stesso periodo si è scoperta la possibilità delle cellule
staminali di riparare molteplici tessuti.
La medicina rigenerativa si basa dunque sull’impiego
clinico di cellule staminali e/o di prodotti biologici, che
hanno la proprietà di indurre la migrazione delle cellule
staminali nel tessuto danneggiato, di stimolarle a riprodursi
e, alla fine del processo, di ottenere la riparazione dei
tessuti lesi.
Quando i tessuti sono danneggiati, le cellule
staminali sono in grado di promuovere la
riparazione di tessuti di varia natura come
pelle, tendini, ossa, muscoli.
Cellule staminali
Cosa sono le cellule staminali?
Sono cellule capaci di dare origine a tutti i tipi di cellule
Caratteristiche di una
cellula staminale:
Non è terminalmente differenziata
Può dividersi illimitatamente
Genera cellule figlie che possono decidere di
rimanere staminali o di differenziarsi
Le cellule staminali
si dividono in:
Totipotenti: possono generare tutti i tessuti di un
individuo e gli annessi embrionali. Sono considerati
tali solo gli stadi precoci dell'embrione.
Pluripotenti: cellule in grado di dare luogo a
tutti i tessuti di un individuo ma non agli annessi
embrionali. Sono pluripotenti le cellule della
massa interna della blastocisti, rivestita dal
trofoblasto, dette anche cellule staminali
embrionali.
Le cellule staminali embrionali se coltivate in vitro
proliferano illimitatamente e possono differenziarsi,
per sostituire tessuti danneggiati, se vengono
sottoposte a fattori di crescita.
Multipotenti: cellule
maggiormente
differenziate rispetto alle
precedenti, sono in
grado di dare luogo a
tutti i tipi cellulari del
tessuto di appartenenza.
Vengono considerate
multipotenti le cellule
staminali dell’adulto,
come le cellule
ematopoietiche e le
mesenchimali.
Le cellule adibite alle colture
possono provenire da prelievi:
autologhi: le cellule vengono prelevate dallo stesso
Paziente che necessita del trapianto;
omologhi: le cellule vengono prelevate da un
individuo della stessa specie (vivente o cadavere);
eterologhi: le cellule sono prelevate da un donatore
di specie diversa dal ricevente, per esempio il
maiale per l’uomo.
Le cellule che possono essere impiegate per
la rigenerazione e riparazione tessutale
possono provenire da:
Cellule staminali embrionali:
si tratta di cellule totipotenti. La loro
estrazione
richiede
la
soppressione
dell’embrione, che non supera mai i 14 giorni
dalla sua fecondazione.
(embrioni sovrannumerari rimasti inutilizzati
nelle cliniche per la fertilità)
ottenute da una cellula-uovo fecondata in vitro
o da una cellula uovo non fecondata il cui
nucleo viene sostituito con quello di una cellula
somatica adulta.
Cellule Fetali
Sono cellule tendenzialmente pluripotenti,
presenti nel feto, a partire dall'ottava settimana
dopo la fecondazione
Sono ricavate da aborti naturali (derivano per
più da materiale autoptico).
Possiedono caratteristiche intermedie tra le
cellule staminali embrionali e quelle adulte.
È in fase di studio la possibilità di un loro
impiego clinico.
Cellule da sangue
cordonale e placentare
Sono cellule staminali adulte,
multipotenti di due tipi: ematopoietiche e
mesenchimali.
Possono essere sia autologhe che
omologhe. Danno scarse
complicanze immunologiche
Vengono prelevate dal cordone
ombelicale dopo il parto.
Si conservano in banche anche
per decenni a disposizione dei
pazienti ematologici che ne
necessitano il trapianto
Da cellule di adulto
provvedono alla sostituzione continua delle cellule
di tutti i tessuti dell’organismo, al mantenimento
dei tessuti e alla loro riparazione dopo un danno.
Possono essere:
multipotenti :
le piu’ studiate sono nel midollo osseo
CD34+
emopoietiche
cellule mesenchimali {osteoblasti, condrociti, adipociti
unipotenti o mature:
sviluppano una sola linea cellulare (cellule differenziate:
cheratinociti, condrociti e fibroblasti)
basso indice proliferativo
Alcuni studi hanno dimostrato che le cellule
staminali emopoietiche e le mesenchimali, in
particolari condizioni, sono in grado di
differenziarsi in cellule con differenti specificità
tessutali (transdifferenziazione o plasticità).
è
la capacità di una cellula staminale di produrre cellule
figlie che esprimono diversi fenotipi maturi. La plasticità
consente ad una cellula staminale impiantata in tessuti
già differenziati, di dare origine a tipi cellulari non
presenti nel tessuto di origine della cellula staminale
stessa.
Così, ad esempio, una cellula staminale del midollo osseo
può dare origine ad una cellula epatica, cardiaca o
nervosa. Questa capacità (detta transdifferenziazione) è
strettamente
dipendente
dalle
influenze
del
microambiente in cui la cellula staminale si trova a
crescere.
Patologie attualmente trattabili
mediante cellule staminali adulte
Disturbi oncologici e malattie proliferative
Leucemie
Linfoma di Hodgkin
Linfoma non-Hodgkin
Neuroblastoma
Disturbi ematologici e correlati
Anemia aplastica
Aplasia eritrocitaria
Anemia refrattaria
Anemie falciformi
Il trapianto
Dal midollo osseo e dal sangue le staminali possono
essere selezionate ed estratte. Successivamente le
cellule selezionate possono essere trasfuse direttamente
ai pazienti per rigenerare ad esempio il midollo osseo,
oppure, stimolate a trasformarsi in cellule mature
appartenenti a un particolare organo o tessuto.
Quando le cellule staminali reinfuse sono quelle del
paziente stesso, il trapianto si definisce autologo.
Quando le cellule staminali provengono da un donatore, il
trapianto si definisce allogenico.
Il sangue da cordone ombelicale è
stato utilizzato per la prima volta in un
caso di anemia di Fanconi, a Parigi
(Gluckman e al.,1989), utilizzando un
cordone prelevato a New York dal
fratello del paziente.
Terapia delle ulcere con
cellule staminali
„"L'utilizzo delle cellule staminali nella cura delle
ulcere cutanee rappresenta attualmente una
significativa potenzialità terapeutica anche se al
momento non abbiamo dati certi su un rapporto
costo-beneficio ottimale”
Giorgio Guarnera
Presidente Nazionale AIUC
Guarigione della ferita e stem cells:
Angiogenesi = cellule endoteliali residenti adiacenti alla
ferita proliferano, migrano, e si rimodellano nei neovasi.
Vasculogenesi = processo de novo che occorre
quando le cell. staminali progenitrici si depositano sulla
ferita e innescano un rimodellamento vascolare.
L’OTI aumenta le stem cells circolanti
G.Vezzani-G.Bosco
G.VezzaniG.Bosco:: risultati di una
esperienza sull’uomo sano
A pressioni e tempi di esposizione all’OTI
predefiniti e terapeutici, i marcatori per
cellule staminali progenitrici delle cellule
endoteliali aumentano già dalla prima
esposizione e tale aumento perdura nel
tempo
Lo studio di Thom, con altri successivi studi, fornisce
la prova che l’ossigeno mobilita le cellule staminali
ematopoietiche della linea endoteliale che esprimono
le proteine di membrana CD34+ o CD133+
Su questo dato è stato coniato il termine “cellula
staminale anti-ischemia”.
31
IL MIGLIORAMENTO DELLE FERITE DA
OTI E’ CORRELATO ALLE STEM CELLS
Am J Physiol Heart Circ Physiol 290:
H1378-H1386, 2006
x2
x8
PAZIENTI PRECEDENTEMENTE ESPOSTI A R.T .
L’OTI potenzia l’azione vasculogenetica
delle stem cells
WBC x 103/ul
(n=22 diabetics w/wounds)
0
Post # 20
2
Pre # 20
4
Post #10
600
Pre #1
6
Pre #10
8
Post #1
CD34+ SPCs/ 100,000 WBC
800
*†
*
*
400
200
0
MOBILITA’ STEM CELL DA OTI IN DIABETICI
Biopsie dai margini lesionali dimostrano che in paz. trattati con OTI le cellule hanno i
markers delle cellule staminali a differeziazione endoteliale, indice di vasculogenesi.
A livello delle piastrine circolanti è maggiore l’attività delle NOS (ossido nitrico
sintetasi) nei paz. trattati con OTI
Conclusioni
Le cellule staminali sono il futuro della guarigione
nella cura delle ferite difficili
Al momento le cellule staminali autologhe adulte
sono quelle utilizzate e maggiormente studiate
Fattori di crescita possono reclutare localmente le
cellule staminali
L’OTI mobilizza cellule staminali midollari a
differenziazione endoteliale con azione vasogenica,
attraverso la aumentata sintesi di NO
Le azioni cicatrizzanti dell’OTI possono essere
ricondotte all’azione vasogenica delle stem cells
mobilitate, oltre che alla neoangiogenesi da esse
indotte, alla produzione autocrina di fattori di
crescita e alla transdifferenziazione in fibroblasti e/o
cheratinociti
